一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及增材制造精密加工领域，公开了一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置及其使用方法，通过在喷嘴处扩展性安装了外层喷嘴和内层喷嘴；气源的输出端分别连接至外层喷嘴和内层喷嘴的注气通道的输入端，使得引入内存喷嘴腔的空气通入喷嘴，在油墨流下的过程中在其表面覆盖一层气膜，保证粘弹性材料在细小的喷嘴内不至于黏附造成喷嘴堵塞；气膜的存在使得油墨表面变得光滑，打印出来的线束更加圆润，外层喷嘴与气源的输出端之间设有若干电动阀，通过控制电动阀来控制外层喷嘴的注气通道，通入带有一定温度的空气，消除油墨在喷嘴出口处形成的应力分布异常和由于打印刚开始时由于挤出膨胀导致的较大的头部，有效的提升了笔墨直写

【技术实现步骤摘要】
一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及增材制造精密加工领域，具体为一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置及其使用方法
。

技术介绍

[0002]笔墨直写
3D
打印技术具有高度定制性能，且其对外部条件依赖性较小，目前，笔墨直写
3D
打印技术的应用越来越广
。
[0003]一般来说，由于笔墨直写的高度定制性原因，通常采用具有剪切稀化粘弹性材料作为油墨，在此过程中，粘性的剪切稀化特性使聚合物在进入喷嘴时受剪切作用而粘度减小，聚合物流体在较小的压力下能够从喷嘴流出；而弹性特性则使得聚合物流体在流出喷嘴，落到平台上后能很好的保持打印形态
。
然而粘弹性流体本身的挤出膨胀效应导致笔墨直写
3D
打印初期油墨流出喷嘴后形成较大头部
。
挤出膨胀效应和其形成的头部导致打印出来的线束内部残余应力异常，且弹性增大到一定水平后，过大的头部会拉断打印线束，影响笔墨直写打印产品质量
。
这个问题是由于粘弹性材料本身性质造成，因此需要外部条件辅助解决问题，目前在已公开的相关专利
CN 112265261 A,CN 105235220 A
中，针对喷嘴和外部条件
(
气体辅助
)
的改进基本基于熔融沉积成型
(FDM),
针对笔墨直写打印的气体辅助目前尚未检索到
。
[0004]此外，喷嘴在某一时刻的方向是确定的，此时挤出的油墨也只在喷嘴相对于运动方向的后方存在，采用可单独控制和拆卸的外层喷嘴利于节能
。
[0005]因此，针对笔墨直写
3D
打印过程中提供一种能够解决挤出膨胀效应导致的线束应力异常和较大头部且考虑节能是本领域技术人员亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置及其使用方法，以解决现有笔墨直写打印技术中粘弹性导致的挤出膨胀，应力分布异常，打印质量不佳的技术问题
。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0008]一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，包括喷嘴
、
外层喷嘴
、
内层喷嘴
、
气源和注气控制装置；所述外层喷嘴和内层喷嘴内部均设有注气通道，所述喷嘴的喷口端套嵌在内层喷嘴上，所述外层喷嘴套嵌在内层喷嘴的外侧，所述气源的输出端分别连接至外层喷嘴和内层喷嘴的注气通道的输入端，所述气源的输出端与外层喷嘴的注气通道的输入端之间设有若干电动阀，若干电动阀环绕外层喷嘴的注气通道的输入端排布，所述注气控制装置的驱动端与若干电动阀的控制端连接
。
[0009]优选的，外层喷嘴的注气通道由外层喷嘴的顶部至底部贯穿设置
。
[0010]优选的，外层喷嘴的注气通道内沿着外层喷嘴环形布置有若干隔板，若干隔板由外层喷嘴的顶部至底部贯穿设置，相邻隔板之间形成注气通道区域，每个注气通道区域对
应一个电动阀
。
[0011]优选的，内层喷嘴的注气通道沿着内层喷嘴的顶部伸入内层喷嘴内设置，其中在内层喷嘴的内侧壁开设有若干环形注气通道，若干环形注气通道与内层喷嘴的注气通道垂直且连通设置
。
[0012]进一步的，每个环形注气通道上分布若干注气喷口
。
[0013]进一步的，环形注气通道的截面结构可为矩形
、
菱形或梯形中的任意一种
。
[0014]优选的，气源的输出端处设有闸阀，气源的输出端经过闸阀后分支设置，其中一支路连接至内层喷嘴的注气通道输入端，另一支路连接至外层喷嘴的的注气通道输入端，其中每一支路处均设有热交换器，气源的输出端在经过热交换器之前的管路为冷气道，气源的输出端在经过热交换器之后的管路为热气道
。
[0015]优选的，气源
、
闸阀
、
冷气道
、
热交换器
、
热气道以及外层喷嘴及内层喷嘴之间的管道接口处均设置有密封圈
。
[0016]一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置的使用方法，基于上述所述的一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，具体过程如下：
[0017]油墨通过喷嘴后到达内层喷嘴的输入端处，同时气源中压缩空气经过闸阀并进行分流，分别经过热交换器注气到内层喷嘴和外层喷嘴的注气通道内，其中在内层喷嘴的注气通道内的压缩空气沿着喷嘴的输出端喷出，使得喷嘴内的油墨通过压缩空气流出；注气控制装置控制动力阀对外层喷嘴的注气通道内的压缩空气进行控制，使得油墨在流出内层喷嘴后再通过外层喷嘴的注气通道所喷射的压缩气体进行加热，此过程中油墨不断流下，完成随运动方向调节外层喷嘴通气和内层喷嘴持续通气条件下的笔墨直写打印过程
。
[0018]优选的，气源与外层喷嘴和内层喷嘴之间的输气管道材料采用耐压耐温材料
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提供了一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，通过在喷嘴处扩展性安装了外层喷嘴和内层喷嘴；气源的输出端分别连接至外层喷嘴和内层喷嘴的注气通道的输入端，使得引入内存喷嘴腔的空气通入喷嘴，在油墨流下的过程中在其表面覆盖一层气膜，一方面保证粘弹性材料在细小的喷嘴内不至于黏附造成喷嘴堵塞，另一方面气膜的存在使得油墨表面变得光滑，打印出来的线束更加圆润，外层喷嘴与气源的输出端之间设有若干电动阀，通过控制电动阀来控制外层喷嘴的注气通道，通入带有一定温度的空气，消除油墨在喷嘴出口处形成的应力分布异常和由于打印刚开始时由于挤出膨胀导致的较大的头部，通过控制气流速度，对于打印线束高度也有一定的调节作用，有效的提升了笔墨直写
3D
打印产品稳定性，对其定制性能有了极大的保障
。
[0021]进一步的，外层喷嘴的注气通道由外层喷嘴的顶部至底部贯穿设置，使得外层喷嘴中的注气管道中的压缩空气能够对准下落的油墨，消除油墨在喷嘴出口处形成的应力分布异常和由于打印刚开始时由于挤出膨胀导致的较大的头部，提高了打印质量
。
[0022]进一步的，外层喷嘴的注气通道内沿着外层喷嘴环形布置有若干隔板，若干隔板由外层喷嘴的顶部至底部贯穿设置，相邻隔板之间形成注气通道区域，每个注气通道区域对应一个电动阀，每一个控制阀对应一个注气通道区域，便于灵活对下落的油墨进行辅助，提高了油墨打印质量
。
[0023]进一步的，内层喷嘴的注气通道沿着内层喷嘴的顶部伸入内层喷嘴内设置，其中
在内层喷嘴的内侧壁开设有若干环形注气通道，若干环形注气通道与内层喷嘴的注气通道垂直且连通设置，在油墨流下的过程中在其表面覆盖一层气膜，一方面保证粘弹性材料在细小的喷嘴内不至于黏附造成喷嘴堵塞，另一方面气膜的存在使得油墨表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，其特征在于，包括喷嘴
(1)、
外层喷嘴
(2)、
内层喷嘴
(3)、
气源
(4)
和注气控制装置
(11)
；所述外层喷嘴
(2)
和内层喷嘴
(3)
内部均设有注气通道，所述喷嘴
(1)
的喷口端套嵌在内层喷嘴
(3)
上，所述外层喷嘴
(2)
套嵌在内层喷嘴
(3)
的外侧，所述气源
(4)
的输出端分别连接至外层喷嘴
(2)
和内层喷嘴
(3)
的注气通道的输入端，所述气源
(4)
的输出端与外层喷嘴
(2)
的注气通道的输入端之间设有若干电动阀
(9)
，若干电动阀
(9)
环绕外层喷嘴
(2)
的注气通道的输入端排布，所述注气控制装置
(11)
的驱动端与若干电动阀
(9)
的控制端连接
。2.
根据权利要求1所述的一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，其特征在于，所述外层喷嘴
(2)
的注气通道由外层喷嘴
(2)
的顶部至底部贯穿设置
。3.
根据权利要求1所述的一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，其特征在于，所述外层喷嘴
(2)
的注气通道内沿着外层喷嘴
(2)
环形布置有若干隔板
(21)
，若干隔板
(21)
由外层喷嘴
(2)
的顶部至底部贯穿设置，相邻隔板
(21)
之间形成注气通道区域，每个注气通道区域对应一个电动阀
(9)。4.
根据权利要求1所述的一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，其特征在于，所述内层喷嘴
(3)
的注气通道沿着内层喷嘴
(3)
的顶部伸入内层喷嘴
(3)
内设置，其中在内层喷嘴
(3)
的内侧壁开设有若干环形注气通道
(31)
，若干环形注气通道
(31)
与内层喷嘴
(3)
的注气通道垂直且连通设置
。5.
根据权利要求4所述的一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，其特征在于，每个环形注气通道
(31)
上分布若干注气喷口
(32)。6.
根据权利要求4所述的一种气体辅助笔墨直写油墨挤出装置，其特征在于，所述环形注气通道
(31)
的截面结构可为矩形
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文君，张海峰，黄思瑞，李云松，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：